JPWO2015079506A1 - 空調制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(実施の形態1の構成)
(省エネ制御)
図1は、本発明の実施の形態1における前倒し運転時に設定温度Tsetの時間変化率の変更が無く、室温Taが目標温度Tmに到達する場合の設定温度Tset及び室温Taのそれぞれの経時的変化例を示す図である。図1に示すように、省エネ制御では、圧縮機151(後述する)の回転数を通常制御と比べて下げて運転効率を向上させる。
図2は、本発明の実施の形態1における前倒し運転時に設定温度Tsetの時間変化率の変更が無く、室温Taが目標温度Tmに到達しない場合の設定温度Tset及び室温Taのそれぞれの経時的変化例を示す図である。図2に示すように、部屋の熱負荷D(熱容量)が大きい場合、予測していた予測室温Tpと比べ、実際の室温Taが上がらず、完了時刻に目標温度Tmまで到達しない場合が想定される。
x=(目標温度Tm−室温Ta)/(完了時刻−現在時刻) (1)
図19は、本発明の実施の形態1におけるHEMS51の概略構成の一例を示す図である。家に、空調装置63、端末89、IHクッキングヒーター91、レンジグリル93、照明機器95等のような家電機器を備え、屋外に、太陽電池アレイ75、蓄電池101を搭載した電気自動車71を備え、さらに、パワーコンディショナー73、分電盤79、電力計測器81を備え、各機器が、電源線111で接続されている。
冷凍サイクルの冷房動作を説明する。圧縮機151から吐出された冷媒は四方弁152を通過して室外熱交換器153へと流れる。室外熱交換器153に流入した冷媒は空気と熱交換して凝縮液化し、膨張弁154へと流れる。冷媒は膨張弁154で減圧された後、室内熱交換器155へと流れる。室内熱交換器155に流入した冷媒は空気と熱交換し蒸発ガス化した後、四方弁152を通過して再び圧縮機151に吸入される。このように冷媒を流すことによって室内熱交換器155で空気を冷やしており、室内熱交換器155での冷媒と空気の熱交換量を冷却能力と呼ぶ。冷却能力は圧縮機151の回転数を変えるなどして調整する。
冷凍サイクルの暖房動作を説明する。圧縮機151から吐出された冷媒は四方弁152を通過して室内熱交換器155へと流れる。室内熱交換器155に流入した冷媒は空気と熱交換して凝縮液化し、膨張弁154へと流れる。冷媒は膨張弁154で減圧された後、室外熱交換器153へと流れる。室外熱交換器153に流入した冷媒は空気と熱交換して蒸発した後、四方弁152を通過して再び圧縮機151に吸入される。このように冷媒を流すことによって室内熱交換器155で空気を暖めており、室内熱交換器155での冷媒と空気の熱交換量を加熱能力と呼ぶ。加熱能力は圧縮機151の回転数を変えるなどして調整する。
空気調和システムは、通常制御と省エネ制御を備えており、使用者が省エネモードの入切を選択することで制御を切り替えられる。省エネモードを選択した状態で空調装置63の運転開始指令を送ると省エネ制御で運転される。省エネモードを選択してタイマー予約運転をすると、使用者が指定した時刻から空調装置63を起動して省エネ制御で運転したり、指定時刻に室温Taが目標温度Tmになるように指定時刻前から空調装置63を起動して省エネ制御で運転することができる(予冷予暖)。省エネモードの選択や運転開始指令やタイマー予約を行う際は、リモートコントローラー65、HEMSコントローラー83、通信装置88のいずれでなされてもよい。制御の情報処理は室外機141の計測制御装置171、室内機143の計測制御装置173、リモートコントローラー65、HEMSコントローラー83、端末89、通信装置88のいずれでなされてもよい。
図21は、本発明の実施の形態1における省エネ制御処理を説明するフローチャートである。
(ステップS11)
設定温度決定部は、空調関連情報を取得する。空調関連情報は、例えば、室温Ta、外気温、目標温度Tm、空調装置63の機種特性、及び使用者に入力される指定時刻等のような空調に関連する情報である。
設定温度決定部は、室温Taに基づいて設定温度Tsetを設定する。
設定温度決定部は、空調装置63に運転開始指令を供給する。
(ステップS14)
設定温度決定部は、時間刻みΔtが経過したか否かを判定する。設定温度決定部は、時間刻みΔtが経過した場合、ステップS15に進む。一方、設定温度決定部は、時間刻みΔtが経過しない場合、ステップS14に戻る。
設定温度決定部は、設定温度Tset変更処理を実行する。
設定温度決定部は、設定温度Tsetが目標温度Tmに到達したか否かを判定する。設定温度決定部は、設定温度Tsetが目標温度Tmに到達した場合、ステップS17に進む。一方、設定温度決定部は、設定温度Tsetが目標温度Tmに到達しない場合、ステップS14に戻る。
(ステップS17)
設定温度決定部は、通常制御に切り替え、処理を終了する。設定温度決定部は、通常制御の場合、空調装置63が室温Taとして室内空間131の代表温度を検知する室内温度センサ201の計測値が、使用者で設定された設定温度Tsetとなるように運転を実行する。
設定温度決定部は、設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtを決定する。
設定温度決定部は、設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtをPID制御で補正するか否かを判定する。設定温度決定部は、設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtをPID制御する場合、ステップS33に進む。一方、設定温度決定部は、設定温度Tsetの時間変化率dTset/dtをPID制御しない場合、ステップS41に進む。
設定温度決定部は、PID制御の種類が何れであるかを判定する。設定温度決定部は、PID制御の種類が比例である場合、ステップS34に進む。設定温度決定部は、PID制御の種類が積分である場合、ステップS35に進む。設定温度決定部は、PID制御の種類が微分である場合、ステップS36に進む。
設定温度決定部は、比例制御に応じて時間変化率を求める。
設定温度決定部は、積分制御に応じて時間変化率を求める。
設定温度決定部は、微分制御に応じて時間変化率を求める。
設定温度決定部は、設定温度の時間変化率dTset/dtに応じて刻み量を補正する。
設定温度決定部は、刻み量が経過したか否かを判定する。設定温度決定部は、刻み量が経過した場合、ステップS39に進む。一方、設定温度決定部は、刻み量が経過しない場合、ステップS38に戻る。
設定温度決定部は、設定温度を変更する。
設定温度決定部は、設定温度に応じて冷凍サイクルを制御し、処理を終了する。
設定温度決定部は、設定温度の時間変化率dTset/dtに応じて設定温度を変更sる。
図23は、本発明の実施の形態1における空調制御装置の省エネタイマー制御処理を説明するフローチャートである。
設定温度決定部は、空調関連情報を取得する。空調関連情報は、例えば、室温Ta、外気温、目標温度Tm、空調装置63の機種特性、及び使用者に入力される指定時刻等のような空調に関連する情報である。
設定温度決定部は、空調関連情報に基づいて設定温度Tsetごとの時間刻みΔtを求める。
設定温度決定部は、時間刻みΔtの合計時間を求める。
設定温度決定部は、指定時刻から時間刻みΔtの合計時間を差し引く。
設定温度決定部は、差し引いた結果に応じて前倒し運転開始時刻を決定する。前倒し運転開始時刻は、例えば、予冷開始時刻である。前倒し運転開始時刻は、例えば、予暖開始時刻である。
設定温度決定部は、前倒し運転開始時刻が到来したか否かを判定する。設定温度決定部は、前倒し運転開始時刻が到来した場合、省エネ制御処理に進む。一方、設定温度決定部は、前倒し運転開始時刻が到来しない場合、ステップS51に戻る。
設定温度決定部は、冷凍サイクル制御部5を介して、上記で説明した省エネ制御処理を実行し、処理を終了する。なお、上記の説明では、設定温度決定部が、空調関連情報に基づいて、前倒し運転開始時刻を求める一例について説明したが、特にこれに限定されない。例えば、前倒し運転開始時刻は、使用者に設定されてもよい。
以上の説明から、設定温度決定部は、前倒し運転中に設定時刻の時間変化率を補正することで、指定時刻に目標温度Tmに到達させることができる。
(相違点)
他の実施の形態との相違点は、省エネ用運転工程において、省エネ制御の終了判定が、完了時間等のような予め設定された時間に応じて行われる点にある。
図18は、本発明の実施の形態2における空調制御装置の省エネ制御処理を説明するフローチャートである。ここでは、主な特徴である省エネ用運転工程のみ説明する。
(ステップS74)
空調制御装置は、時間刻みΔtが経過したか否かを判定する。空調制御装置は、時間刻みΔtが経過した場合、ステップS75に進む。一方、空調制御装置は、時間刻みΔtが経過しない場合、ステップS74に戻る。
空調制御装置は、設定温度Tset変更処理を実行する。
空調制御装置は、完了時刻が到来したか否かを判定する。空調制御装置は、完了時刻が到来した場合、ステップS77の通常用運転工程に進む。一方、空調制御装置は、完了時刻が到来しない場合、ステップS74に戻る。
以上、実施の形態2において、設定温度決定部は、予め設定された時間が経過した場合、前記前倒し運転を終了させる。
(相違点)
他の実施の形態との相違点は、赤外線センサ203の検知結果が室温Taに換算される点にある。
(赤外線センサ203の利用)
図19は、本発明の実施の形態3における空調装置63に設けられた赤外線センサ203の配置構成の一例を示す図である。図19に示すように、室内機143は、赤外線センサ203を備えている。赤外線センサ203は、周囲の放射温度を検知し、検知結果を計測制御装置173等に供給する。
上記の説明では、空調制御装置は、空調装置63に用いる室内温度として、対象とする室内空間131の温度、すなわち、室内温度センサ201で計測される温度を使用した場合を例に示しているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、空調制御装置は、空調装置64などに設けられる赤外線センサ203などのような放射温度を計測するセンサで検知される室内空間131の躯体の温度を、空調装置63に用いる室内温度として使用してもよい。空調制御装置は、躯体の温度を空調装置63に用いる室内温度として使用することで、躯体の熱量を考慮した制御が実施される。
以上、実施の形態3において、空調制御装置は、室内機143に赤外線センサ203が設けられ、赤外線センサ203が室内機143の放射温度を検知し、放射温度を現在の室温Taに換算する温度換算部211をさらに備えたものである。
(相違点)
他の実施の形態との相違点は、目標温度Tmを限定させる点にある。
(温度制限)
図21は、本発明の実施の形態4における目標温度Tmを限定する空調制御装置を示す図である。図21に示すように、空調制御装置は、温度限定部213を備えている。温度限定部213は、目標温度Tmを限定する。
空調制御装置は、省エネ制御をする際、目標温度Tmの上限又は下限をリモートコントローラー65の操作可能範囲と比べ、狭く限定してもよい。空調制御装置は、例えば、冷房の場合、リモートコントローラー65の設定温度Tsetの範囲に16〜30℃が選べたとしても、省エネ制御の目標温度Tmを25〜28℃に限定し、暖房の場合、リモートコントローラー65の設定温度Tsetの範囲に16℃〜30℃が選べたとしても、省エネ制御の目標温度Tmを19〜22℃に限定する。
以上、実施の形態4において、空調制御装置は、目標温度Tmを限定する温度限定部213をさらに備えたものである。
(相違点)
他の実施の形態との相違点は、冷凍サイクル制御部5の制御対象である空調装置63に供給する電流に制限をかける点である。
(電流制限)
図22は、本発明の実施の形態5における電流を制限する空調制御装置を示す図である。図22に示すように、空調制御装置は、電流制限部215を備えている。電流制限部215は、冷凍サイクル制御部5を介して、空調装置63に流す電流に制限をかける。
空調制御装置は、省エネ制御をする際、電流制限値を何段階かに分けて設けてもよい。空調制御装置は、空調装置63又はHEMSコントローラー83に節電モードの設定がなされている場合、電流制限値を設けてもよい。ここで、空調装置63の消費電力は、圧縮機151が約80〜90%を占め、室内ファン163が約5〜10%を占め、室外ファン161が約5〜10%を占める。よって、空調制御装置は、空調装置63の電流を制限する場合、圧縮機151の回転数を下げることで運転容量を減少させたり、室内ファン163又は室外ファン161の回転数を下げることで風量を減少させたりする必要がある。
以上、実施の形態5において、空調制御装置は、空調装置63を稼働させる電流を制限させる電流制限部215をさらに備えたものである。
(相違点)
他の実施の形態との相違点は、使用者に通達又は運転許可要求を行う通信部217が設けられている点である。
(自動運転の通達)
図23は、本発明の実施の形態6における通達又は運転許可要求を行う空調制御装置を示す図である。図23に示すように、空調制御装置は、通信部217を備えている。通信部217は、冷凍サイクル制御部5が空調装置63の制御を開始する前に、使用者に通達情報を供給したり、使用者に運転許可要求を供給したりすることができる。
空調制御装置は、省エネタイマー制御を開始する際、使用者に運転開始の通達を出したり、運転の許可を得るようなシステムとしてもよい。例えば、予冷制御開始時刻になったとき、HEMSコントローラー83などの機器は、通信機85及び公衆回線87を介して、使用者が所有する携帯電話、スマートフォン、端末89、又はカーナビなどの通信装置88に対し、メールなどを送り、運転開始の通達をする。あるいは、空調制御装置は、通信装置88で運転開始の許可ボタンを押すように使用者に求めてもよい。
以上、実施の形態6において、空調制御装置は、冷凍サイクル制御部5が空調装置63を制御する前に、通達情報又は通信許可要求を送信する通信部217をさらに備えたものである。
(相違点)
他の実施の形態との相違点は、人の存否を判定する在室検知部219が設けられている点である。
図24は、本発明の実施の形態7における在室検知動作を行う空調制御装置を示す図である。図24に示すように、空調制御装置は、在室検知部219を備えている。在室検知部219は、存否判定情報に基づいて、人の存否を判定する。在室検知部219は、人の不在を判定した場合、設定温度決定部2に設定温度変更指令を供給する、又は、冷凍サイクル制御部5に空調装置63の停止指令を供給するものである。
(使用者が帰宅しなかった場合)
空調制御装置は、省エネタイマー制御を運転開始した後、所定の時間が経過しても使用者の在室(帰宅)が検知されなかった場合、設定温度Tsetを変更したり、空調装置63を停止したりする。
空調制御装置が遠隔から通信装置88を用いて省エネ制御を実行する例について説明する。実施の形態1と同じ内容については記載を省略する。
以上、実施の形態7において、空調制御装置は、存否判定情報に基づいて、人の存否を判定する在室検知部219をさらに備え、在室検知部219は、空調装置63が起動してから予め設定された時間が経過し、人の不在を検知した場合、設定温度決定部2に今回の設定温度Tsetの変更指令の供給及び冷凍サイクル制御部5に空調装置63の停止指令の供給の何れか一方を行うものである。
(相違点)
他の実施の形態との相違点は、操作履歴に応じて、空調装置63が選択される点である。
(空調装置の選択方法)
図25は、本発明の実施の形態8における操作履歴に基づいて制御対象の空調装置63を選択する処理を行う空調制御装置を示す図である。図25に示すように、空調制御装置は、選択部221を備えている。選択部221は、操作履歴に基づいて、空調装置指定情報を冷凍サイクル制御部5に供給する。
HEMS51に空調装置63が複数台ある場合、通信装置88から操作指令するとき、どの空調装置63を操作対象とするか選択する必要がある。空調制御装置は、操作指令用のソフトに空調装置63を選択するボタンや選択画面などを設けさせる。よって、空調制御装置は、1度選択されたら記憶させることで、次回操作されるとき、自動的にその空調装置63が対象となるようにしてもよく、あらかじめ通信装置88ごとに操作対象となる空調装置63を固定登録することにしてもよい。通信装置88と空調装置63との組み合わせ情報は、HEMSコントローラー83で記憶させてもよく、通信装置88で記憶させてもよい。
以上、実施の形態8において、空調装置63が複数設けられている場合、空調装置63のそれぞれの操作履歴に応じて、空調装置63のうちから前倒し運転の制御対象となる空調装置63を選択する選択部221をさらに備えたものである。
(相違点)
他の実施の形態との相違点は、生活パターンに応じて、空調装置63が選択される点である。
(空調装置の選択方法)
図26は、本発明の実施の形態9における生活パターン情報に基づいて制御対象の空調装置63を選択する処理を行う空調制御装置を示す図である。図26に示すように、空調制御装置は、選択部221を備えている。選択部221は、生活パターン情報に基づいて、空調装置指定情報を冷凍サイクル制御部5に供給する。
空調制御装置は、帰宅後の生活パターンを日常的にHEMSコントローラー83で記憶させておき、携帯電話やパソコンやカーナビなどの通信装置88から操作指令があったときは生活パターンに応じて自動的に空調装置63が選択してもよい。
以上、実施の形態9において、空調装置63が複数設けられている場合、人の生活パターン情報に応じて、空調装置63のうちから前倒し運転の制御対象となる空調装置63を選択する選択部221をさらに備えたものである。
(相違点)
実施の形態10では、設定温度Tsetが整数値で処理される点を明確にした。
図27は、本発明の実施の形態10における設定温度Tsetを整数値に換算する処理を行う空調制御装置を示す図である。図27に示すように、設定温度演算部13は、例えば、整数値換算部223を備えている。整数値換算部223は、今回の設定温度Tsetを整数値に相当するデータに換算するものである。
以上、実施の形態10において、設定温度決定部2は、今回の設定温度Tsetを整数値に相当するデータに換算する整数値換算部223をさらに備えたものである。
なお、上記実施の形態において、実行されるプログラムは、磁気ディスク(フレキシブルディスクを含む)、CD−ROM(Compact Disk Read−Only Memory)及びDVD(Digital Versatile Disk)を含む光ディスク、MO(Magneto−Optical Disk)等の光磁気ディスク、半導体メモリ等から構成されるリムーバブルメディア、又はハードディスク等のようなコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布され、そのプログラムがインストールされることにより、上述の処理を実行するシステムが構成されることとしてもよい。
Claims (17)
- 空調装置を制御し、予冷又は予暖を行うために、前記空調装置を予め起動させる前倒し運転を行わせる空調制御装置であって、
現在設定温度を継続する所定時間と次回設定温度を決定する設定温度決定部と、
前記現在設定温度に基づいて、前記空調装置を制御する冷凍サイクル制御部と、
を備え、
前記設定温度決定部は、
現在の室温に基づいて、設定温度の時間変化率を求め、
前記現在設定温度と、前記設定温度の時間変化率と、に基づいて、前記所定時間と前記次回設定温度を求める
ことを特徴とする空調制御装置。 - 前記設定温度決定部は、
前記現在設定温度と、現在の室温と、の温度差が大きくなるにつれ、
前記設定温度の時間変化率を増加させる
ことを特徴とする請求項1に記載の空調制御装置。 - 前記設定温度決定部は、
予測された室温と、現在の室温と、の温度差が大きくなるにつれ、
前記設定温度の時間変化率を増加させる
ことを特徴とする請求項1に記載の空調制御装置。 - 前記設定温度決定部は、
現在の室温の時間変化率が大きくなるにつれ、
前記設定温度の時間変化率を増加させる
ことを特徴とする請求項1に記載の空調制御装置。 - 前記設定温度決定部は、
目標温度と、現在の室温と、の温度差と、指定時刻と、現在時刻と、の時間差と、に基づいて求めた温度勾配が大きくなるにつれ、
前記設定温度の時間変化率を増加させる
ことを特徴とする請求項1に記載の空調制御装置。 - 前記設定温度決定部は、
前記現在設定温度が、目標温度に到達した場合、前記前倒し運転を終了させる
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の空調制御装置。 - 前記設定温度決定部は、
予め設定された時間が経過した場合、前記前倒し運転を終了させる
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の空調制御装置。 - 前記冷凍サイクル制御部は、
指定時刻前に前記空調装置を起動させる
ことを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の空調制御装置。 - 前記空調装置に赤外線センサが設けられ、該赤外線センサが前記空調装置の放射温度を検知し、
前記放射温度を現在の室温に換算する温度換算部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の空調制御装置。 - 目標温度を限定する温度限定部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載の空調制御装置。 - 前記空調装置を稼働させる電流を制限させる電流制限部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載の空調制御装置。 - 前記冷凍サイクル制御部が前記空調装置を制御する前に、通達情報又は通信許可要求を送信する通信部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1〜11の何れか一項に記載の空調制御装置。 - 存否判定情報に基づいて、人の存否を判定する在室検知部をさらに備え、
前記在室検知部は、
前記空調装置が起動してから予め設定された時間が経過し、人の不在を検知した場合、前記設定温度決定部に前記次回設定温度の変更指令の供給及び前記冷凍サイクル制御部に前記空調装置の停止指令の供給の何れか一方を行う
ことを特徴とする請求項1〜12の何れか一項に記載の空調制御装置。 - 前記在室検知部は、
前記空調装置を制御するリモートコントローラーの操作履歴、機器使用状況、消費電力情報、人感センサ検知結果、ドア開閉情報、通信情報、及び位置情報の何れかで人の存否を判定する
ことを特徴とする請求項13の何れか一項に記載の空調制御装置。 - 前記空調装置が複数設けられている場合、前記空調装置のそれぞれの操作履歴に応じて、前記空調装置のうちから前記前倒し運転の制御対象となる前記空調装置を選択する選択部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1〜14の何れか一項に記載の空調制御装置。 - 前記空調装置が複数設けられている場合、人の生活パターン情報に応じて、前記空調装置のうちから前記前倒し運転の制御対象となる前記空調装置を選択する選択部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1〜14の何れか一項に記載の空調制御装置。 - 前記設定温度決定部は、
前記設定温度を整数値に相当するデータに換算する整数値換算部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1〜16の何れか一項に記載の空調制御装置。
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